[发明专利]电感式传感器装置和用于操作这种传感器装置的方法

说明书

电感式传感器装置(10)，其确定物体(11)沿传感器装置(10)的敏感轴(S1)的纵向位置(P)，物体(11)在距传感器装置(10)的端面(12)一定距离处移动且至少部分地导电和/或可磁极化的；且其具有具基本平面的励磁线圈(16)的线圈布置(14)和传感器电子器件(30)，藉其产生交变磁场以在物体(11)中感应涡流和/或磁极化；具第一基本平面的接收线圈(18；18a‑18b)，其布置成基本平行励磁线圈(16)并重叠；兩者基本平行于传感器装置(10)的端面(12)，传感器电子器件(30)确定励磁线圈(16)电信号的至少一个可因物体(11)电感反向效应变化的参数(DSS)；基于其反向效应确定在至少第一接收线圈(18；18a‑18b；68)中可感应的电压的至少一参数(PSS)；根据励磁线圈(16)的电信号参数(DSS)及第一接收线圈(18；18a‑18b)的感应电压参数(PSS)确定纵向位置(P)。

技术领域

本发明涉及一种用于确定可移动物体沿传感器装置的敏感轴的纵向位置 的电感式传感器装置、一种用于操作传感器装置的方法以及一种用于数据处理 装备的程序。

背景技术

从实践中已知，在电感式位置传感器的情况下，励磁线圈的磁场作用在金 属物体上，金属物体转而产生磁场，所述磁场在一个或多个接收线圈中感应出 电压。传感器装置与物体之间的位置可以根据所感应的电压确定。通常，励磁 线圈沿纵轴定向，所述纵轴同时对应于传感器装置的敏感轴。接收线圈应以这 种方式进行设计：如果附近不存在物体，则在接收线圈中所感应的电压为零。

来自Neuhausen auf den Fildern的Balluff公司的电感式位置传感器装置 BIPCD2-T017-04-BP02配置有一系列具有铁氧体芯的基本上相同的绕线线 圈。每个线圈依次与电容器并联并作为LC振荡器操作。每个线圈的振荡幅度 根据金属物体的接近而改变，并且物体的纵向位置从振荡幅度的变化中计算。

来自Neuhausen auf den Fildern的Balluff公司的电感式位置传感器装置 BIPED2-B133-03-S75是一种电感式传感器装置，其具有作为串联传感器的线 圈系统，所述线圈系统以印刷电路板技术形成。传感器装置具有一个励磁线圈 和若干串联的接收线圈，所述接收线圈具有交叉绕组和非交叉绕组。物体相对 于传感器装置的位置的确定利用物体磁场的垂直分量。接收线圈中感应电压的 相对电压和绝对电压以及相位取决于对应于正弦函数和余弦函数的物体位置。 传感器装置可在固定激励频率下操作。纵向测量范围为约130毫米(mm)。

WO 2019/063679 A1中描述的电感式传感器装置的线圈系统具有一个励 磁线圈和两个接收线圈。励磁线圈可通过作为LC电路元件的振荡电路来激励。 第一接收线圈具有在纵向方向上连续布置的两个区段，所述两个区段相对定 向。第二接收线圈具有在纵向方向上对称布置的三个区段。中间区段的面积与 在线圈系统的端部处在纵向方向上布置的另外两个区段的总区域的面积一样 大。励磁线圈围绕着两个接收线圈。基于两个接收线圈的信号，导电或金属物 体的纵向位置是可识别的，并且相应地可以输出开关信号。

将上述传感器装置小型化成例如总长度为15mm其中测量范围为至少10 mm是特别困难的。一方面，难以以恒定的激励频率操作小型化的传感器装置， 因为在较小的传感器装置的情况下，励磁线圈的复阻抗在物体附近变化显著， 这在谐振操作中导致降低谐振频率。另一方面，当用恒定数量的线圈使线圈布 置小型化时，难以在非常大幅减少的空间内提供电线、通过印刷电路板的开口 等。此外，适当地减少传感器装置的端部处的非敏感或非线性化盲区并产生可 接受的感测范围也是有问题的。

因此，需要具有尺寸粗略地对应于其测量范围的小型传感器装置的新概念 和新操作模式。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种尺寸粗略地对应于其测量范围的小型传 感器装置。